1、視覺傳感器原理和應(yīng)用介紹

導(dǎo)語：視覺傳感器是用來收集圖像和視覺信息的工具，可能許多人覺得它是一個專業(yè)性很強，在日常生活中并不多見的物品，其實不然，視覺傳感器在我們生活的各行各業(yè)發(fā)揮著重要作用，今天，小編就帶大家了解視覺傳感器以及它的工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域。

什么是視覺傳感器?

視覺傳感器不是一個獨立工作的機器設(shè)備，它常常被安裝在各種其他機器上以發(fā)揮作用，它的主要作用就是收集各類視覺信息，再將這些信息傳輸給需要它的機器設(shè)備，視覺傳感器通常由一個到多個圖形傳感器組成，這些圖形傳感器通力合作來保證視覺傳感器完成工作。

我們可以提前設(shè)置視覺傳感器應(yīng)該獲取什么樣的圖像，視覺傳感器在獲取圖像后就會將圖像與設(shè)置要求進行對比，滿足要求的保存下來，不滿足要求的圖像就會被忽略，視覺傳感器的圖像清晰度也是以像素來衡量的，目前，視覺傳感器的像素能夠達到130萬，因此，無論距離多遠，它都能獲取清晰的圖像。

視覺傳感器的工作原理

一套完整的視覺傳感器會配備一個或是多個圖形傳感器，光投射器和必要的輔助設(shè)備，在發(fā)揮作用之前，相關(guān)人員需要對視覺傳感器進行設(shè)置，設(shè)置的目的是明確視覺傳感器應(yīng)該獲取的圖像的要求，這樣，一旦獲取圖像，視覺傳感器就會將它與設(shè)置的圖像信息要求做出對比、分析，符合要求的圖片會被保留下來，不滿足要求的圖片就會被放棄，視覺傳感器獲取圖像時不會受到角度的影響，即時圖像并不能完全展示在它的視野內(nèi)，視覺傳感器依然能夠過去完整、清晰的圖像。

視覺傳感器的應(yīng)用

視覺傳感器具有成本低廉、使用簡單的優(yōu)點，因此它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，包括分檢、檢測、計量、測量、定向等多個領(lǐng)域，在節(jié)省勞動力，提高工作效率上面發(fā)揮巨大作用。

在生產(chǎn)車間的包裝作業(yè)部分經(jīng)常使用到視覺傳感器，視覺傳感器在這里的作用主要是檢查包裝標(biāo)簽粘貼的位置是否正確，包裝內(nèi)產(chǎn)品的數(shù)量是否滿足要求，或者是包裝物是否存在損壞、變質(zhì)的問題等等，在汽車組裝業(yè)，視覺傳感器也發(fā)揮了重要作用，它可以檢測汽車各個部位是否完好，組裝是否正確，關(guān)鍵部位是否安全可靠等，在裝瓶也，視覺傳感器能夠檢測瓶蓋是否蓋好、蓋緊，瓶內(nèi)是否進入雜質(zhì)等，無論在那個行業(yè)，視覺傳感器都大大節(jié)省了人力，提高了工作效率。

2、視覺傳感器分類視覺傳感器工作原理

視覺傳感器的低成本和易用性已吸引機器設(shè)計師和工藝工程師將其集成入各類曾經(jīng)依賴人工、多個光電傳感器，或根本不檢驗的應(yīng)用。視覺傳感器的工業(yè)應(yīng)用包括檢驗、計量、測量、定向、瑕疵檢測和分撿。下面小編為大家介紹視覺傳感器分類及視覺傳感器工作原理。

視覺傳感器分類

1、電荷耦合器件，它使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

2、互補性氧化金屬半導(dǎo)體CMOS，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N和P級的半導(dǎo)體，這兩個互補效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。CCD型圖像傳感器噪聲低，在很暗的環(huán)境條件下性能仍舊良好。CMOS型圖像傳感器質(zhì)量高，可用低壓電源驅(qū)動且外圍電路簡單。

視覺傳感器工作原理

視覺傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)以千計像素的能力，無論距離目標(biāo)數(shù)米或數(shù)厘米遠，傳感器都能“看到”十分細膩的目標(biāo)圖像。在捕獲圖像之后，視覺傳感器將其與內(nèi)存中存儲的基準(zhǔn)圖像進行比較，以做出分析。例如，若視覺傳感器被設(shè)定為辨別正確地插有八顆螺栓的機器部件，則傳感器知道應(yīng)該拒收只有七顆螺栓的部件，或者螺栓未對準(zhǔn)的部件。此外，無論該機器部件位于視場中的哪個位置，無論該部件是否在360度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，視覺傳感器都能做出判斷。

視覺傳感器應(yīng)用

1、針對不同的汽車組裝廠當(dāng)中，而視覺傳感器在這個領(lǐng)域當(dāng)中主要是負責(zé)檢驗由機器人進行操作的相關(guān)車門邊框的膠珠是不是符合標(biāo)準(zhǔn)，有沒有保持正確的寬度。

2、視覺傳感器的應(yīng)用還包括各類瓶裝廠，而視覺傳感器的存在可以幫助大家校驗瓶蓋的組裝是不是達到了正確密封的標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，還可以檢查瓶內(nèi)的裝灌液位是不是符合標(biāo)準(zhǔn)。不僅如此，還能視覺傳感器還能檢查瓶子在封蓋之前，是否有異物掉到了瓶內(nèi)。

3、視覺傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域還包括了各種普通的包裝生產(chǎn)廠，在這類廠商當(dāng)中視覺傳感器可以檢查相關(guān)的位置有沒有貼上符合標(biāo)準(zhǔn)的包裝標(biāo)簽等。

4、在各類藥品包裝生產(chǎn)線當(dāng)中，視覺傳感器可以檢查阿司匹林藥品的包裝內(nèi)是不是存在各種破損、缺失藥片等情況。

3、超聲波雷達和視覺傳感器的區(qū)別

1、超聲波雷達和視覺傳感器的區(qū)別：原理不同。視覺傳感器是視覺源于生物界獲取外部環(huán)境信息的一種方式，是自然界生物獲取信息的最有效手段。超聲波雷達則利用測量超聲波發(fā)射脈沖和接收脈沖的時間差，再結(jié)合超聲波在空氣中傳輸?shù)乃俣葋碛嬎憔嚯x。這是二者最大的區(qū)別。

2、超聲波雷達和視覺傳感器的區(qū)別：應(yīng)用場合不同。視覺傳感器廣泛應(yīng)用于軍事、科研、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等各個領(lǐng)域與部門的檢測系統(tǒng)中，成為現(xiàn)代檢測設(shè)備中必不可少的中心環(huán)節(jié)。超聲波雷達主要應(yīng)用于機器人、工業(yè)測距、醫(yī)療測距等領(lǐng)域。

4、視覺傳感器的全天候工作能力是強還是弱

視覺傳感器的全天候工作能力是強還是弱

是挺強的，從輸出維度的角度來看，基于視覺傳感器的感知方法可以分為2D感知和3D感知兩種。專欄之前的文章也分別對這兩種感知任務(wù)做了詳細的介紹。

視覺傳感器：2D感知算法

視覺傳感器：3D感知算法

從傳感器的數(shù)量上看，視覺感知系統(tǒng)也分為單目系統(tǒng)，雙目系統(tǒng)，以及多目系統(tǒng)。2D感知任務(wù)通常采用的是單目系統(tǒng)，這也是計算機視覺和深度學(xué)習(xí)結(jié)合最緊密的領(lǐng)域。但是自動駕駛感知最終需要的是3D輸出，因此我們需要將2D的信息推廣到3D。在深度學(xué)習(xí)取得成功之前，通常的做法是根據(jù)目標(biāo)的先驗大小以及目標(biāo)處于地平面上等假設(shè)來推斷目標(biāo)的深度（距離），或者采用運動信息進行深度估計（Motion Stereo）。有了深度學(xué)習(xí)的助力之后，從大數(shù)據(jù)集中學(xué)習(xí)場景線索，并進行單目深度估計成為了可行的方案。但是這種方案非常依賴于模式識別，而且很難處理數(shù)據(jù)集之外的場景（Corner Case）。比如施工路段的特殊工程車輛，由于數(shù)據(jù)庫中很少出現(xiàn)或者根本沒有此類樣本，視覺傳感器無法準(zhǔn)確檢測該目標(biāo)，因而也就無法判斷其距離。

雙目系統(tǒng)可以自然的獲得視差，從而估計障礙物的距離。這種系統(tǒng)對模式識別的依賴度較小，只要能在目標(biāo)上獲得穩(wěn)定的關(guān)鍵點，就可以完成匹配，計算視差并估計距離。但是，雙目系統(tǒng)也有以下缺點。首先，如果關(guān)鍵點無法獲取，比如在自動駕駛中經(jīng)常引發(fā)事故的白色大貨車，如果其橫在路中央，視覺傳感器在有限的視野中很難捕捉關(guān)鍵點，距離的測算就會失敗。其次，雙目視覺系統(tǒng)對攝像頭之間的標(biāo)定要求非常高，一般來說都需要有非常精確的在線標(biāo)定功能。最后，雙目系統(tǒng)的計算量較大，需要算力較高的芯片來支持，一般都會采用FPGA。雙目系統(tǒng)的成本介于單目和激光雷達之間，目前也有一些OEM開始采用雙目視覺來支持不同級別的自動駕駛系統(tǒng)，比如斯巴魯，奔馳，寶馬等。